動(dòng)力鋰電池RC等效模型辨識(shí)方法

侯恩廣，喬昕，劉廣敏，李揚(yáng)，王知學(xué)

(山東省汽車電子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所，山東濟(jì)南 250014)

動(dòng)力鋰電池RC等效模型辨識(shí)方法

侯恩廣，喬昕，劉廣敏，李揚(yáng)，王知學(xué)

(山東省汽車電子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所，山東濟(jì)南 250014)

針對(duì)動(dòng)力鋰電池模型難以準(zhǔn)確估算的非線性特性，推導(dǎo)并建立RC電池等效模型方程，通過大量充放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用最小二乘法辨識(shí)出模型參數(shù)，仿真結(jié)果驗(yàn)證了RC等效模型的準(zhǔn)確性。

動(dòng)力鋰電池；最小二乘法；RC等效模型；參數(shù)辨識(shí)

動(dòng)力鋰電池作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力源,是影響電動(dòng)汽車整車性能的關(guān)鍵因素,它對(duì)行駛里程、加速能力、最大爬坡度會(huì)產(chǎn)生直接的影響[1]。電池荷電狀態(tài)()估計(jì),是電池管理系統(tǒng)研究的核心和難點(diǎn)，動(dòng)力鋰電池的非線性特性使得許多濾波方法難以得到準(zhǔn)確的估計(jì)結(jié)果，因此，必須建立一個(gè)合適的數(shù)學(xué)模型來表征電池的外特性。

電池模型與動(dòng)力鋰電池的特性一致性越好，那么運(yùn)用濾波算法對(duì)電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)時(shí)，就能獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。文獻(xiàn)[2-3]的研究表明，Thevenin模型能很好地表征電池靜態(tài)特性及動(dòng)態(tài)特性。本文以Thevenin改進(jìn)模型——RC電池等效模型為研究目標(biāo)，利用拉普拉斯變化，推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型，并采用最小二乘法辨識(shí)參數(shù)，仿真結(jié)果驗(yàn)證了RC等效模型的準(zhǔn)確性。

1 RC等效模型的辨識(shí)方程的確定

圖1 RC等效模型電路圖

由圖1可得等效電路數(shù)學(xué)表達(dá)式：

表1 放電方案

2 辨識(shí)數(shù)據(jù)的采集方法

采用艾德克斯的放電設(shè)備，對(duì)動(dòng)力鋰電池單節(jié)電芯進(jìn)行放電測(cè)試，每隔1 s記錄放電過程中的電壓和電流值。通過電池性能測(cè)試，可知，該電池的正常電壓在2.800 V到4.245 V，容量2.371 5 Ah。放電過程分10次，采用10次電流值放電，每次放電容量為0.237 15 Ah，每次放完有20 min的暫停時(shí)間。具體的方案見表1。

3 電池放電內(nèi)阻的計(jì)算方法

4 最小二乘法辨識(shí)參數(shù)

圖2 實(shí)時(shí)放電曲線

圖3 電池模型的放電曲線(=0.8)

5 結(jié)論

圖4 仿真驗(yàn)證結(jié)果圖

[1]陳清泉，孫逢春，祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2002:238-248.

[2]JUZLOW M W,MAYER S T.Design considerations for lithium ion cells.Part 1:Cell components[C]//Twelfth Annual Battery Conference on Applications and Advances.Long Beach,CA,USA: TABCAA,1997:181-188.

[3]GAO L J，LIU S Y，DOUGA R A.Dynamic lithium-ion battery model for system simulation[J].IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies,2002,25(3):495-505.

Identification of power lithium-ion battery based on RC equiualent circuit

HOU En-guang,QIAO Xin,LIU Guang-min,LI Yang,WANG Zhi-xue

The inestimable nonlinear characteristic of power lithium-ion battery was considered,and then the equation of RC equiualent circuit was deduced and established.The massive data of charge-discharge test was presented. The accuracy of the RC equivalent model was identified and the model parameters were distinguished by least-squares method.

power lithium-ion battery;least-squares method;RC equiualent circuit;parameter identification

TM 912

A

1002-087 X(2014)02-0239-02

2013-06-19

侯恩廣(1981—)，男，山東省人，碩士，主要研究方向?yàn)殡妱?dòng)汽車電池管理。